Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания

 

Изобретение может быть использовано в двухтактных двигателях внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания содержит корпус, блок цилиндров, головку блока, цилиндр двигателя с поршнем, камеру сгорания, выполненную в головке блока, впускной и выпускной клапаны, установленные в головке блока, накопительную полость, размещенную в головке блока и сообщенную с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания. Двигатель снабжен подвижным цилиндром, размещенным в камере сгорания, механизмом перемещения подвижного цилиндра, одно из днищ подвижного цилиндра сопряжено со штоком, связанным с механизмом перемещения подвижного цилиндра. В днищах подвижного цилиндра выполнено впускное отверстие, сообщенное с накопительной полостью, и перепускное отверстие. Камера сгорания ограничена головкой блока, наружной поверхностью подвижного цилиндра и поршнем, впускной клапан размещен внутри камеры сгорания с возможностью перемещения и периодического перекрытия перепускного отверстия подвижного цилиндра. Впускной клапан выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения с подвижным цилиндром в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня и возможностью перекрытия впускным клапаном перепускного отверстия. Впускной клапан останавливается совместно с подвижным цилиндром во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане. При этом происходит процесс заполнения полости подвижного цилиндра перед впускным клапаном. При перемещении поршня к верхней мертвой точке подвижный цилиндр имеет возможность переместиться к верхней мертвой точке поршня при остановленном впускном клапане. В это время сообщается накопительная полость через перепускное отверстие с камерой сгорания. Впускной клапан имеет возможность перемещения к подвижному цилиндру и перекрытия перепускного отверстия после остановки подвижного цилиндра. Подвижный цилиндр имеет возможность изменения объема камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя. Технический результат заключается в повышении эффективности двухтактного процесса работы двигателя. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двухтактным двигателям.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, головку блока, по меньшей мере один цилиндр двигателя с поршнем, по меньшей мере одну камеру сгорания, выполненную в головке блока, впускной и выпускной клапаны, установленные в головке блока, накопительную полость, размещенную в головке блока и сообщенную с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью (см. патент США N 5333582, МПК F 02 B 19/02, опубл. 1994 г.).

Недостаток известного двигателя заключается в недостаточно эффективном двухтактном процессе работы двигателя вследствие невозможности регулирования объемом камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя.

Задачей изобретения является повышение эффективности двухтактного процесса работы двигателя.

Поставленная задача решается тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, головку блока, по меньшей мере один цилиндр двигателя с поршнем, по меньшей мере одну камеру сгорания, выполненную в головке блока, впускной и выпускной клапаны, установленные в головке блока, накопительную полость, размещенную в головке блока и сообщенную с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью, согласно изобретению двигатель снабжен подвижным цилиндром, размещенным в камере сгорания, механизмом перемещения подвижного цилиндра, одно из днищ подвижного цилиндра сопряжено со штоком, связанным с механизмом перемещения подвижного цилиндра, в днищах подвижного цилиндра выполнено по меньшей мере одно впускное отверстие, сообщенное с накопительной полостью и по меньшей мере одно перепускное отверстие, камера сгорания ограничена головкой блока, наружной поверхностью подвижного цилиндра и поршнем, впускной клапан размещен внутри камеры сгорания с возможностью перемещения и периодического перекрытия, перепускного отверстия подвижного цилиндра, при этом впускной клапан выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания путем перекрытия перепускного отверстия, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения с подвижным цилиндром в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня и с возможностью перекрытия впускным клапаном перепускного отверстия, а также остановки совместно с подвижным цилиндром впускного клапана во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане и процесса заполнения полости подвижного цилиндра перед впускным клапаном, причем при перемещении поршня к верхней мертвой точке подвижный цилиндр имеет возможность переместиться к верхней мертвой точке поршня при остановленном впускном клапане, сообщая накопительную полость через перепускное отверстие с камерой сгорания, впускной клапан имеет возможность перемещения к подвижному цилиндру и перекрытия перепускного отверстия после остановки подвижного цилиндра, а подвижный цилиндр выполнен с возможностью изменения объема камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя.

Кроме того, поставленная задача может быть достигнута и тем, что двигатель может быть снабжен устройствами для регулирования хода подвижного цилиндра и впускного клапана, связанными с органом управления двигателем, в камере сгорания могут быть выполнены ограничители хода подвижного цилиндра, а шток впускного клапана может быть размещен внутри штока подвижного цилиндра.

На фиг. 1 показано положение подвижного цилиндра и впускного клапана во время рабочего хода в режиме максимальной мощности; на фиг. 2 - показано положение подвижного цилиндра и впускного клапана во время рабочего хода в режиме минимальной мощности; на фиг. 3 - показано положение подвижного цилиндра и впускного клапана при перемещении их к нижней мертвой точке поршня; фиг. 4 - показано крайнее нижнее положение остановленных подвижного цилиндра и впускного клапана во время выхлопа; фиг. 5 - показано положение подвижного цилиндра в крайнем верхнем положении при продувке камеры сгорания.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, блок цилиндров, головку 4 блока, по меньшей мере один цилиндр 1 двигателя с поршнем 2, по меньшей мере одну камеру сгорания 12, впускной и выпускной клапаны 8 и 5? соответственно установленные в головке 4 блока. Накопительная полость 11 размещена в головке 4 блока и сообщена с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания 12, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью 11. Двигатель снабжен подвижным цилиндром 6, размещенным в камере сгорания 12, механизмом перемещения подвижного цилиндра, одно из днищ подвижного цилиндра 6 сопряжено со штоком, связанным с механизмом перемещения подвижного цилиндра. В днищах подвижного цилиндра 6 выполнено по меньшей мере одно впускное отверстие, сообщенное с накопительной полостью 11 и по меньшей мере одно перепускное отверстие. Камера сгорания 12 ограничена головкой 4 блока, наружной поверхностью подвижного цилиндра 6, и поршнем 2.

Впускной клапан 8 размещен внутри камеры сгорания 12 с возможностью перемещения и периодического перекрытия перепускного отверстия, выполненного в днище подвижного цилиндра 6. Впускной клапан 8 выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания 12 с накопительной полостью 11 во время процесса сгорания путем перекрытия перепускного отверстия, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения с подвижным цилиндром 6 в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня 2 и с возможностью перекрытия впускным клапаном 8 перепускного отверстия. Впускной клапан 8 останавливается совместно с подвижным цилиндром 6 во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане 5, при этом идет процесс заполнения полости подвижного цилиндра 6 перед впускным клапаном.

При перемещении поршня 2 к верхней мертвой точке подвижный цилиндр 6 имеет возможность переместиться к верхней мертвой точке поршня 2 при остановленном впускном клапане 8, в это время происходит сообщение накопительной полости 11 через перепускное отверстие с камерой сгорания 12. Далее впускной клапан 8 перемещается к подвижному цилиндру 6 и перекрывает перепускное отверстие остановленного подвижного цилиндра 6. Подвижный цилиндр 6 выполнен с возможностью изменения объема камеры сгорания 12 в зависимости от режима работы двигателя. Двигатель снабжен устройством 7 для регулирования хода подвижного цилиндра 6 и устройством 9 для регулирования хода впускного клапана 8, связанными с органом управления двигателем, например педалью акселератора.

В камере сгорания 12 выполнены ограничители хода подвижного цилиндра 6. Шток впускного клапана 8 размещен внутри штока подвижного цилиндра 6. В накопительной полости 11 размещаются датчики 13 давления и датчик 14 температуры. Подачу свежего заряда в накопительную полость 11 осуществляет источник давления воздуха или горючей смеси, например компрессор 10. Производительность компрессора 10 регулируется органом управления двигателем. Поршень 2 через шатун 3 связан с коленчатым валом.

Двигатель работает следующим образом.

При включении зажигания начинает работать компрессор 10, который создает в накопительной полости 11 необходимое давление. Датчик давления 13 подает сигнал органу управлению о созданном давлении. Включается стартер, который приводит во вращение коленчатый вал 3 двигателя. В зависимости от режима работы двигателя подвижный цилиндр 6 устанавливается в точку C, соответствующую режиму максимальной мощности (см. фиг. 1), или в точку B, соответствующую режиму минимальной мощности (см. фиг. 2), или же в любое промежуточное положение между точками C и B в зависимости от величины требуемой мощности. Начинается процесс сгорания и рабочий ход.

При перемещении поршня 2 в нижнюю мертвую точку (НМТ) подвижный цилиндр 6 вместе с впускным клапаном 8 перемещается в крайнюю нижнюю точку A, при этом открывается выпускной клапан 5 и начинается выхлоп (см. фиг. 3). При перемещении поршня 2 к верхней мертвой точке (ВМТ) начинается удаление продуктов сгорания через открытый выпускной клапан 5 (см. фиг. 4). При подходе поршня 2 к ВМТ в крайнее верхнее положение перемещается подвижный цилиндр 6, а впускной клапан 8 остается в неподвижном положении, при этом происходит продувка камеры сгорания 12 и рабочей полости цилиндра 2 двигателя, вытеснение продуктов сгорания и заполнение камеры сгорания 12 свежим зарядом воздуха или топливовоздушной смеси (см. фиг. 5). После завершения продувки впускной клапан 8 перемещается в верхнее положение и перекрывает перепускное отверстие подвижного цилиндра 6, разделяя накопительную полость и камеру сгорания 12, где происходит сгорание топлива и повторяется рабочий ход, как указано выше.

Формула изобретения

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, головку блока, по меньшей мере, один цилиндр двигателя с поршнем, по меньшей мере, одну камеру сгорания, выполненную в головке блока, впускной и выпускной клапаны, установленные в головке блока, накопительную полость, размещенную в головке блока и сообщенную с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью, отличающийся тем, двигатель снабжен подвижным цилиндром, размещенным в камере сгорания, механизмом перемещения подвижного цилиндра, одно из днищ подвижного цилиндра сопряжено со штоком, связанным с механизмом перемещения подвижного цилиндра, в днищах подвижного цилиндра выполнено, по меньшей мере, одно впускное отверстие, сообщенное с накопительной полостью и, по меньшей мере, одно перепускное отверстие, камера сгорания ограничена головой блока, наружной поверхностью подвижного цилиндра, и поршнем, впускной клапан размещен внутри камеры сгорания с возможностью перемещения и периодического перекрытия перепускного отверстия подвижного цилиндра, при этом впускной клапан выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания путем перекрытия перепускного отверстия, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения с подвижным цилиндром в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня и возможностью перекрытия впускным клапаном перепускного отверстия, а также остановки, совместно с подвижным цилиндром, впускного клапана во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане и процесса заполнения полости подвижного цилиндра перед впускным клапаном, причем при перемещении поршня к верхней мертвой точке подвижный цилиндр имеет возможность переместиться к верхней мертвой точке поршня при остановленном впускном клапане, сообщая накопительную полость через перепускное отверстие с камерой сгорания, впускной клапан имеет возможность перемещения к подвижному цилиндру и перекрытия перепускного отверстия после остановки подвижного цилиндра, а подвижный цилиндр выполнен с возможностью изменения объема камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен устройствами для регулирования хода подвижного цилиндра и впускного клапана, связанными с органом управления двигателем.

3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что в камере сгорания выполнены ограничители хода подвижного цилиндра.

4. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что шток впускного клапана размещен внутри штока подвижного цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5